MX2013006938A - Aparato y metodo formadores ahorradores de energia en la fabricacion de papel para disminuir la consistencia de la suspension fibrosa. - Google Patents

Abstract

La presente invención se dirige a un aparato utilizado en la formación de papel. Más específicamente la presente invención se dirige a un aparato, sistema y método para disminuir la consistencia o grado de densidad de la suspensión fibrosa sobre la mesa formadora, y mejorar la calidad y propiedades físicas del papel formado en la misma.

Description

APARATO Y METODO FORMADORES AHORRADORES DE ENERGIA EN LA FABRICACIÓN DE PAPEL PARA DISMINUIR LA CONSISTENCIA DE LA SUSPENSIÓN FIBROSA REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de E. U. Serie No. 61/423,977 presentada el 16 de Diciembre del 2010, la totalidad de la cual se incorpora en la presente mediante la referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a un aparato utilizado en la formación de papel. Más específicamente la presente invención se dirige a un aparato, sistema y método para disminuir la consistencia o grado de densidad de la suspensión fibrosa sobre la mesa formadora, y mejorar la calidad y propiedades físicas del papel formado en la misma.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En general, es muy conocido en la industria de la fabricación de papel que el adecuado drenado del líquido proveniente del papel provisto sobre una tela de formación es una etapa importante para asegurar un producto de calidad. Esto se hace a través del uso de cuchillas u hoja delgada de metal para drenado comúnmente ubicadas en el extremo húmedo de la máquina, e.g., una máquina para fabricación de papel Fourdrinier. (Se hace notar que el término cuchilla para drenado, como se utiliza en la presente se entiende que incluye cuchillas u hojas delgadas de metal que ocasionan el drenado o la actividad de acumulación o ambas) . Una amplia variedad de diferentes diseños para estas cuchillas se encuentran actualmente disponibles. Típicamente, estas cuchillas proporcionan una superficie de apoyo o de soporte para la tela de metálica o de formación con una porción posterior para el desagüe, cuyos ángulos se encuentran lejos de la cinta sinfín de tela metálica. Esto crea un espacio entre la superficie de la cuchilla y la tela, lo cual ocasiona un vacío entre la cuchilla y la tela. Esto no solo drena el agua fuera de la tela, sino también puede dar como resultado jalar la tela hacia abajo debido a la succión. Sin embargo, cuando se abate el vacío, la tela regresa a su posición original, lo cual puede dar como resultado un impulso a través de la pasta papelera, lo cual puede ser deseable para la distribución de la pasta papelera. La actividad (provocada por la deflexión de la cinta sinfín de tela metálica) y la cantidad de agua drenada desde la hoja se relacionan directamente con el vacío generado por la cuchilla. El drenado y la actividad por tales cuchillas pueden aumentarse al colocar la cuchilla o cuchillas en una cámara al vacío. La relación directa entre el drenado y la actividad no es deseable debido a aunque mientras la actividad es siempre deseable, demasiado drenado temprano en el proceso de formación de la hoja puede tener efectos adversos sobre la retención de las fibras y del material de carga. El drenado rápido también puede hacer que la hoja se selle, haciendo más difícil el subsecuente retiro del agua. La tecnología existente hace que el fabricante de papel comprometa la actividad deseada a fin de hacer más lento el drenado temprano.

El drenado puede llevarse a cabo por medio de una transferencia líquido a líquido tal como la que se enseña en la Patente de E. U. No. 3,823,062 de Ward, la cual se incorpora en la presente mediante la referencia. Esta referencia enseña el retiro del líquido a través choques repentinos de presión a la pasta papelera. La referencia establece que el drenado controlado líquido a líquido del agua proveniente de la suspensión es menos violento que el drenado convencional.

Un tipo de drenado similar se enseña en la Patente de E. U. No. 5,242,547 de Corbellini. Esta patente enseña la prevención de la formación de un menisco (interfaz aire/agua) sobre la superficie de la tela de formación opuesta a la hoja a drenarse. Esta referencia logra esto al inundar la estructura de cámara al vacío que contiene la(s) cuchilla (s) y ajustar la extracción del líquido mediante un mecanismo de control. Esto se refiere como "Drenado Sumergido". La deshidratacion mejorada se dice que ocurre a través del uso de presión sub-atmosférica en la cámara de aspiración.

Además del drenado, las cuchillas se construyen para crear intencionalmente la actividad en la suspensión a fin de proporcionar la distribución deseable de la pasta papelera. Tal cuchilla se enseña por ejemplo en la Patente de E.U. No. 4,789,433 de Fuchs . Esta referencia enseña el uso de una cuchilla conformada en onda (teniendo preferentemente una superficie rugosa para la deshidratacion) para crear una micro turbulencia en la suspensión de fibra.

Otros tipos de cuchillas desean evitar la turbulencia, pero aún afectan el drenado, tal como la que se describe por ejemplo en la Patente de E.U. No. 4, 687, 549 de Kallmes. Esta referencia enseña el llenado del espacio entre la cuchilla y la red, y establece que la ausencia de aire evita la expansión y la "cavitación" del agua en el espacio y sustancialmente elimina cualquier impulso de presión. Un número de tales cuchillas y otras disposiciones pueden encontrarse en la siguiente técnica anterior: Patentes de E.U. Nos. 5,951,823; 5,393,382; 5,089,090; 4,838,996; 5,011,577; 4,123,322; 3,874,998; 4,909,906; 3,598,694; 4,459,176; 4,544,449; 4,425,189; 5,437,769; 3,922,190; 5,389,207; 3,870,597; 5,387,320; 3,738,911; 5,169,500 y 5,830,322, las cuales se incorporan en la presente mediante la referencia.

Tradicionalmente, las máquinas para fabricación de papel de alta y baja velocidad producen diferentes grados de papel con un amplio rango de pesos base. La formación de la hoja es un proceso hidromecánico y el movimiento de las fibras sigue el movimiento del fluido debido a que la fuerza inercial de una fibra individual es pequeña en comparación con el retardo viscoso en el liquido. Los elementos de formación y drenado afectan tres procesos hidrodinámicos principales los cuales son el drenado, la actividad de la pasta papelera y el cizallamiento orientado. El liquido es una sustancia que responde de acuerdo con las fuerza de cizallamiento que actúan en o sobre la misma. El drenado es el flujo a través de la cinta sinfín de tela metálica o tela, y se caracteriza por una velocidad de flujo que usualmente depende del tiempo. La actividad de la pasta papelera, en un sentido idealizado, es la fluctuación aleatoria en la velocidad de flujo en la suspensión de fibra no drenada, y generalmente parece deberse a un cambio en el momentum en el flujo debido a la deflexión de la tela de formación en respuesta a las fuerza de drenado o según se causen por la configuración de la cuchilla. El efecto predominante de la actividad de la pasta papelera es desintegrar las redes y movilizar las fibras en suspensión. El cizallamiento orientado y la actividad de la pasta papelera, ambos son procesos que producen cizallamiento que difieren solo en su grado de orientación sobre una escala bastante grande, i.e., una escala que es grande en comparación con el tamaño de las fibras individuales.

El cizallamiento orientado es el flujo cizallante que tiene un patrón distinto y reconocible en la suspensión de fibra no drenada. El cizallamiento orientado en la Dirección Transversal ("CD") mejora tanto la formación de la hoja como la prueba. El mecanismo principal para el cizallamiento CD (en máquinas para fabricación de papel que no se agitan) es la creación, abatimiento y subsecuente recreación de arrugas bien definidas en Dirección de la Máquina ("MD") en la materia prima de la tela. La fuente de estas arrugas puede ser el rodillo rectificador de la caja de alimentación, el reborde de la espátula de la caja de alimentación (ver e.g., Solicitud Internacional del PCT O95/30048 publicada el 9 de Noviembre de 1995) o el chorro de formación. Las arrugas se aplanan y se vuelven a formar a intervalos constantes, dependiendo de la velocidad de la máquina y de la masa arriba de la tela de formación. Esto se refiere como la inversión del cizallamiento CD. El número de inversiones y por lo tanto el efecto del cizallamiento CD se maximiza si la mezcla de fibra/agua mantiene el máximo de su energía cinética original y se somete a impulsos de drenado ubicados (en la MD) directamente por debajo de los puntos de inversión natural.

En cualquier sistema de formación, pueden presentarse simultáneamente todos estos procesos hidrodinámicos. Generalmente no se distribuyen de manera uniforme en cualquier tiempo o espacio, y no son completamente independientes entre si; ellos interactúan. De hecho, cada uno de estos procesos contribuye en más de una forma a todo el sistema. De este modo, aunque la técnica anterior antes mencionada puede contribuir en algún aspecto a los procesos hidrodinámicos antes mencionados, no se coordinan todos los procesos en una forma relativamente simple y efectiva.

La actividad de la pasta papelera en la primera parte de una mesa plana Fourdrinier como se mencionó antes, es importante para la producción de una buena hoja de papel. Generalmente, la actividad de la pasta papelera puede definirse como una turbulencia en la mezcla de fibra-agua sobre la tela de formación. Esta turbulencia tiene lugar en todas las tres dimensiones. La actividad de la pasta papelera juega una parte principal en el desarrollo de una buena formación al impedir la estratificación de la hoja a medida que se forma, al desintegrar los flóculos de fibra, y al hacer aleatoria la orientación de la fibra.

Típicamente, la calidad de la actividad de la pasta papelera es inversamente proporcional al retiro del agua de la hoja; es decir, la actividad se mejora típicamente si la tasa de deshidratación se retarda o controla. A medida que se retira el agua, la actividad se vuelve más difícil debido a que la hoja se asienta, la falta de agua, que es el medio principal en el cual tiene lugar la actividad, se vuelve más escasa. La buena operación de la máquina para fabricación de papel, es asi un equilibrio entre la actividad, el drenado y el efecto de cizallamiento .

La capacidad de cada máquina de formación se determina por los elementos de formación que componen la mesa. Después de la mesa de formación, los elementos que siguen tienen que drenar el agua restante sin destruir la malla ya formada. El propósito de estos elementos es mejorar el trabajo hecho por los elementos de formación previos.

A medida que se incrementa el peso base, se incrementa el grosor de la malla. Con los elementos actuales de formación/drenado no es posible mantener un impulso hidráulico controlado lo suficientemente fuerte para producir los procesos hidrodinámicos necesarios para fabricar una hoja de papel bien formada.

Un ejemplo de medios convencionales para reintroducir el drenado de agua en el material de fibra a fin de promover la actividad y el drenado, puede observarse en las Figuras 1-4.

Un rodillo de mesa 100 en la Figura 1 hace que se aplique un gran impulso de presión positiva a la hoja o material de fibra 96, que resulta del agua 94 bajo la tela de formación 98 que se hace pasar hacia la zona de contacto entrante formada por el paso en el rodillo 92 y la tela de formación 98. La cantidad de agua reintroducida se limita al agua adherida a la superficie del rodillo 92. El impulso positivo tiene un buen efecto sobre la actividad de la pasta papelera; ocasionando el flujo perpendicular hacia la superficie de la hoja. De igual modo, sobre el lado saliente del rodillo 90, se generan grandes presiones negativas las cuales motivan grandemente el drenado y el retiro de los finos. Pero la reducción de la consistencia en la malla no es percibible, de manera que es muy poca la mejora a través del incremento en la actividad. Los rodillos de mesa se limitan generalmente a desacelerar relativamente las máquinas debido al impulso positivo deseable transmitido hacia las pesadas hojas de peso base a velocidades especificas se vuelve un impulso positivo indeseable que rompe las hojas más ligeras de peso básico a velocidades más rápidas.

Las Figuras 2 a 4 muestran cámaras de vacio bajo 84 con diferentes arreglos de cuchillas. También se utiliza una lámina de gravedad en cámaras de vacio bajo. Estas unidades 84 de aumento de vacio bajo proporcionan al fabricante de papel una herramienta que afecta significativamente el proceso al controlar el vacio aplicado y las características del impulso. Ejemplos de configuraciones de cámaras de cuchillas incluyen: Cuchillas escalonadas 82 como se muestra en las Figuras 2-3; y Cuchilla escalonada 78 de impulso positivo, como se muestra por ejemplo en la Figura 4.

Tradicionalmente, la cámara de cuchilla de hoja delgada de metal, la cámara de cuchilla de plano de desplazamiento y la cámara de cuchillas escalonadas se utilizan principalmente en el proceso de formación.

En uso, una cámara de cuchilla de hoja delgada de metal de aumento de vacio generará vacio a medida que la lámina de gravedad retire el agua continuamente sin control, y el proceso de drenado predominante es la filtración. Típicamente, no existe la refluidización de la malla que se encuentra ya formada.

En una cámara de cuchilla plana de aumento de vacío, se genera un ligero impulso positivo a través de la superficie de contacto de la cuchilla/cinta sinfín de tela metálica y la presión ejercida sobre la malla de fibra se debe solo al nivel de vacío mantenido en la cámara.

En una cámara de cuchillas escalonadas de aumento de vacío, por ejemplo como se muestra en la Figura 2, se generan una variedad de perfiles de presión dependiendo de los factores tales como, duración de la etapa, distancia entre las cuchillas, velocidad de la máquina, profundidad del escalonamiento y vacio aplicado. La cuchilla escalonada genera un vacio pico con relación al cuadrado de la velocidad de la máquina en la primera parte de la cuchilla, este pico de presión negativa hace que el agua se drene y al mismo tiempo la cinta sinfín de tela metálica se desvía hacia la dirección gradual, parte del agua ya drenada se fuerce a moverse de nuevo hacia la malla refluidizando las fibras y desintegrando los flóculos debido a las fuerzas de cizallamiento resultantes. Si el vacío aplicado es mayor al necesario, la cinta sinfín de tela metálica se fuerza para hacer contacto con el escalón de la cuchilla, como se muestra en la Figura 2. Después de un tiempo de operación en tal condición, la lámina acumula suciedad 76 en el escalón, perdiendo el impulso hidráulico el cual se reduce al mínimo, como se muestra en la Figura 3, y evita la reintroducción de agua en la malla.

La cámara de vacío bajo de la cuchilla escalonada de impulsos positivos aumentado de aumento de vacío, como se muestra en la Figura 4, fluidiza la hoja al tener cada cuchilla que reintroducir de nuevo en la malla parte del agua retirada por la cuchilla precedente. Sin embargo, por lo tanto no existe control sobre la cantidad de agua reintroducida en la hoja.

La cuchilla de impulso positivo, a medida que el agua se drena a través de la tela, una zona de contacto convergente producida por el ángulo de avance de la cuchilla y la tela, fuerza al agua a regresar a la hoja. Esto produce una fuerza de cizallamiento que puede romper la malla de fibra y penetrar a través de la mezcla de pasta papelera, la refluidización de la mezcla es mínima, como se muestra por ejemplo en la Figura 5.

Un tipo especial de posicionador de cuchilla doble incorpora una zona de contacto entrante positiva para generar un impulso de presión positiva y negativa. Esta cuchilla reintroduce agua a la malla de fibra con borde de entrada, el agua reintroducida se limita a la cantidad adherida en el fondo de la tela de formación. Este tipo de cuchilla crea impulsos de presión en lugar de la reducción de consistencia. Este tipo de cuchilla simula un rodillo de mesa, como se muestra por ejemplo en la Figura 6.

La Patente de E.U. No. 5,830,322 de Cabrera et al., presentada en Febrero de 1996, titulada "Método y unidad de drenado inducido por velocidad" ("Velocity induced drainage method and unit") describe un medio alterno para crear la actividad y el drenado. El aparato descrito aqui desacopla la actividad y el drenado y por lo tanto presenta un medio para controlarlos y optimizarlos. Utiliza una gran cuchilla con una superficie controlada probablemente no plana o parcialmente no plana para inducir la actividad inicial en la hoja, y limita el flujo después de la cuchilla a través de la colocación de una cuchilla posterior para controlar el drenado. La patente 322 describe que el drenado se mejora si el área entre la gran cuchilla y la tela de formación se inunda y la tensión superficial se mantiene entre el agua por arriba y por debajo de la tela. La invención descrita ahí se muestra esquemáticamente por ejemplo en la Figura 7.

Sin embargo, con la patente ?322 existe solo una forma para reintroducir una cantidad mínima de agua a la suspensión de fibra. Esto se presenta en la "zona de contraflujo" y existe debido a que el fluido incomprimible sigue la parte superior no plana de la gran cuchilla y se bombea así a través de la tela de formación. La consistencia que alcanza el borde de entrada de la Unidad que Induce la Velocidad no cambia a lo largo de la misma cuchilla. La consistencia de la pasta papelera se incrementará cuando la pasta papelera alcance la cuchilla posterior, debido al agua drenada en la ranura, si la Unidad que Induce la Velocidad se diseña con múltiples grandes cuchillas y la consistencia se incrementa constantemente a lo largo de la Unidad que Induce la Velocidad.

Aunque algunas de las referencias anteriores tienen ciertas ventajas concurrentes, son siempre deseables las mejoras adicionales y/o formas alternativas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La dilución de la pasta papelera en la sección de formación de la máquina para fabricación de papel es importante para la producción de una buena hoja de papel. Generalmente, la dilución de la pasta papelera se logra en un sistema de ciclo corto de la sección de formación de la máquina, incrementando la recirculación de agua de vertido.

La dilución de la pasta papelera en la mesa formadora juega una parte principal al desarrollar una buena formación, facilita la realización de los tres procesos hidrodinámicos necesarios para producir una hoja de papel bien formada; permitiendo que la orientación de la fibra sea aleatoria .

La mayoría de las máquinas para fabricación de papel se han acelerado a fin de incrementar la producción y tener consistencias inferiores para una mejor calidad de papel y aún tener la misma criba de la máquina, la misma tubería y la misma caja de alimentación para suministrar agua y pasta papelera a la mesa formadora. Las mesas de formación se han re-hecho a fin de tomar en cuenta el flujo excesivo.

Suponiendo un ejemplo en una máquina para fabricación de papel originalmente diseñada con una caja de alimentación de 200 pulgadas de ancho, a una velocidad de 800 pies por minuto con una consistencia de la caja de alimentación de 0.65%, producción de papel de 54 gramos por metro cuadrado y una retención del 70%; el flujo calculado de la caja de alimentación será de aproximadamente 3927 Galones por minuto. Sin embargo, a través de los años la máquina ha incrementado la velocidad 1.75 veces y la consistencia de la caja de alimentación se ha disminuido para una mejor calidad a 0.38%, la retención ha caldo un 65%; el flujo descargado de la caja de alimentación ahora es de aproximadamente 12660 Galones por minuto. El flujo se ha incrementado 3.22 veces y como resultado todas las velocidades internas en todo el sistema han sido de más del triple, lo cual puede tener resultados peligrosos.

Por lo tanto, cuando se trabaja a bajas consistencias o cuando la máquina para fabricación de papel se acelera, es necesario incrementar el número de elementos de drenado, debido al flujo descargado incrementado de la caja de alimentación. En algunos casos, también es necesario incrementar la longitud de la mesa a fin de hacer espacio para la instalación de equipo de drenado adicional o para instalar nuevo equipo de drenado ayudado por vacio.

Sin embargo, debido a la presente invención, no es necesario incrementar la longitud de la mesa o instalar nuevo equipo de drenado ayudado por vacio. Adicionalmente, existe una considerable reducción del consumo de energía sobre la mesa formadora.

Por consiguiente, un objetivo de la presente invención es proporcionar una máquina para mantener los procesos hidrodinámicos en la mesa formadora sin considerar la velocidad de la máquina.

Es un objetivo adicional de la presente invención, proporcionar una máquina utilizable con una mesa de formación y o a una velocidad inducida por la máquina de drenado.

Es un objetivo adicional de la presente invención que la eficiencia de la máquina no se afecte por la velocidad de la máquina, por el peso base de la hoja de papel y/o por el grosor de la malla.

La presente invención describe una máquina que recicla el agua por si misma a fin de diluir la suspensión de fibra sobre la mesa a lo niveles deseados después de la caja de alimentación; la tasa de dilución de la presente invención puede ser cualquiera entre 0% hasta 100%; el trabajo hecho por la máquina en la presente invención no se afecta por el grado de refinamiento, velocidad de la máquina, por el peso base de la hoja de papel o por el grosor de la malla. Después de que se ha formado la hoja por la presente invención, el drenado y la consolidación de la hoja se hacen por el equipo en continuación.

Una modalidad ejemplar de la presente invención es un aparato para disminuir la consistencia o grado de densidad de la fibra contenida en una suspensión liquida sobre una mesa formadora de una máquina para fabricación de papel, comprendiendo el aparato una tela de formación sobre la cual se transporta una mezcla de fibra, teniendo la tela de formación una superficie exterior y una superficie interior, y una cuchilla principal que tiene una superficie de soporte de borde delantero que se encuentra en contacto deslizante con la superficie interior de la tela de formación, una placa central que comprende al menos una porción de la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad o drenado de la mesa formadora, en donde la placa central se separa de la placa inferior por una distancia predeterminada para formar un canal para recirculación de al menos una porción del liquido .

Otra modalidad ejemplar de la presente invención es un sistema para disminuir la consistencia o grado de densidad de la fibra contenida en una suspensión liquida sobre una mesa formadora de una máquina para fabricación de papel, comprendiendo el sistema un aparato que comprende una tela de formación sobre la cual se transporta una mezcla de fibra, teniendo la tela de formación una superficie exterior y una superficie interior, una cuchilla principal que tiene una superficie de soporte de borde delantero que se encuentra en contacto deslizante con la superficie interior de la tela de formación, una placa central que comprende al menos una porción de la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad o drenado de la mesa formadora, en donde la placa central se separa de la placa inferior por una distancia predeterminada para formar un canal para la recirculación de al menos una porción del liquido.

Otra modalidad ejemplar de la presente invención es un método para disminuir la consistencia o grado de densidad de la suspensión de fibra sobre una mesa formadora de una máquina para fabricación de papel, comprendiendo el método las etapas de proporcionar una tela de formación sobre la cual se transporta la mezcla de fibra, teniendo la tela de formación una superficie exterior y una superficie interior, proporcionando una cuchilla principal que tiene una superficie de soporte de borde delantero que se encuentra en contacto deslizante con la superficie interior de la tela de formación y proporcionando una placa central que comprende al menos una porción de la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad o drenado de la mesa formadora, en donde la placa central se separa de la placa inferior de la mesa formadora por una distancia predeterminada para formar un canal para la recirculación de al menos una porción del liquido.

Las diversas características de novedad que caracterizan la invención se indican en particular en la siguiente descripción de las modalidades preferidas. Para un mejor entendimiento de la invención, sus ventajas operativas y objetivos específicos alcanzados por sus usos, se hace referencia a los dibujos acompañantes y materia descriptiva en la cual se ilustran las modalidades preferidas de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La siguiente descripción detallada, dada a manera de ejemplo y que no pretende limitar la presente invención solamente a la misma, se apreciará mejor junto con los dibujos acompañantes, en donde los numerales de referencia similar denotan elementos y partes similares, en los cuales: La Figura 1 representa un rodillo de mesa conocido; La Figura 2 representa una cámara de vacio bajo conocida con cuchilla escalonada; La Figura 3 representa una cámara de vacio bajo conocida, cuchilla escalonada con acumulación de suciedad; La Figura 4 representa una cámara de vacio bajo con cuchilla de impulsos positivos conocida; La Figura 5 representa una cuchilla de impulsos positivos conocida; La Figura 6 representa una doble cuchilla de impulsos positivos conocida; La Figura 7 representa una unidad de drenado inducida por velocidad conocida; La Figura 8 representa un sistema de recirculación de agua en una máquina para fabricación de papel; La Figura 9 representa un flujo de la caja de alimentación descargado sobre la parte superior de una cinta sinfín de tela metálica de formación; La Figura 10 representa un equilibrio de masa a una consistencia de salida de 0.8% de la caja de alimentación; La Figura 11 representa un equilibrio de masa a una consistencia de salida de 0.5% de la caja de alimentación; La Figura 12 representa el equilibrio de masa de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 13 representa la nueva invención de formación; La Figura 14 representa otro aspecto de la nueva invención de formación con diferente paso en la cuchilla 42; La Figura 15 representa otro aspecto de la nueva invención de formación con diferente paso en la cuchilla 44; La Figura 16 representa otro aspecto de la nueva invención de formación sin la cuchilla de soporte; La Figura 17 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado con un punto de giro; La Figura 18 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado con el punto de giro, cambiando el ángulo de la sección de drenado; La Figura 19 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, detalles del desempeño hidráulico en la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado con múltiples secciones de convergencia y divergencia; La Figura 20 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, la cual detalla la geometría de una gran sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado con múltiples secciones de convergencia y divergencia; La Figura 21 es la hoja de flujo que representa la ubicación de la nueva invención 75 en el extremo húmedo de la máquina para fabricación de papel con la nueva invención como se describe en la Figura 13; La Figura 22 es la hoja de flujo que representa la ubicación en detalle de la nueva invención 75 en el extremo húmedo de una máquina para fabricación de papel como se describe en la Figura 13; La Figura 23 es la hoja de flujo que representa la ubicación de la nueva invención 76 en el extremo húmedo de una máquina para fabricación de papel con la nueva invención como se describe en la Figura 20; La Figura 24 es la hoja de flujo que representa la ubicación en detalle de la nueva invención 76 en el extremo húmedo de la máquina para fabricación de papel, como se describe en la Figura 20; La Figura 25 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, detalles de la geometría de la cuchilla de las grandes secciones de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado con la misma distancia entre la tela de formación y la superficie de la placa central 48 con múltiples soportes para la tela de formación; La Figura 26 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, detalles de la geometría de la placa central con múltiples secciones de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado incrementando la distancia entre la tela de formación y la superficie de la placa central 49 con múltiples soportes para la tela de formación; La Figura 27 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, detalles de la placa central con múltiples secciones de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado con superficies del plano de desplazamiento entre la tela de formación y la superficie de la placa central con múltiples soportes para la tela de formación; La Figura 28 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, la cual detalla la geometría de la sección del plano de desplazamiento en las secciones de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado; La Figura 29 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, con la geometría vista en detalle de la gran sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado con el punto de giro en la sección de drenado; La Figura 30 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, con explicación detallada de los elementos hidráulicos en la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado, incluyendo la explicación de las lineas de flujo; La Figura 31 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, con explicación detallada de los elementos hidráulicos en la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado incluyendo la explicación de las lineas de flujo con dos soportes de cuchilla a fin de reducir la deflexión de la cinta sinfín de tela metálica; La Figura 32 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, con explicación detallada de los elementos hidráulicos en la sección de auto dilución y cizallamiento; La Figura 33 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, que muestra la geometría detallada de un sistema para sostener la placa central; La Figura 34 representa otro aspecto de la nueva invención de formación, que muestra detalles de la geometría de otro sistema para sostener la placa central; La Figura 35 representa detalles de la geometría de la barra en T utilizada para sostener la placa central 35 y o cualquier cuchilla; La Figura 36 representa el desempeño hidráulico en la zona de auto disolución y cizallamiento 54 de la nueva invención; La Figura 37 representa el desempeño hidráulico en la zona 55 de microactividad a baja consistencia de la nueva invención; La Figura 38 representa el desempeño hidráulico en la zona 56 de drenado de la nueva invención; La Figura 39 representa otro diseño del desempeño hidráulico en la zona 56 de drenado de la nueva invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA PRESENTE INVENCIÓN Todos los dispositivos ya descritos como parte de la técnica anterior son parte o forman la zona de drenado por gravedad y dinámico o la zona 4 de formación de la hoja mostrada en la Figura 8.

Se muestra en la Figura 8 un sistema que es capaz de reducir la consistencia a cualquier nivel en la mesa formadora. La pasta papelera gruesa 20, que frecuentemente tiene una consistencia de aproximadamente 1 hasta 5% se diluye con agua de vertido 17 en la entrada 33 de la bomba centrifuga 24; la cantidad necesaria de pasta papelera gruesa se controla por la válvula 21. La bomba centrifuga 24 impulsa la mezcla diluida de materia prima papelera hacia el sistema de limpieza 27 el cual retira toda la suciedad y objetos 28 no deseables, y la pasta papelera limpia se envía a la caja de alimentación 1 de la máquina para fabricación de papel. La consistencia de la materia prima de pasta papelera delgada que sale del sistema de limpieza 27 y 32 se encuentra típicamente entre 0.1% y 1% de sólidos.

La bomba centrífuga 24 y el sistema de limpieza 27 y 32 se ubican típicamente en la base por debajo de la sección de formación de la máquina para fabricación de papel. La pasta papelera se suministra desde la caja de alimentación 1 sobre la cinta sinfín de tela metálica Fourdrinier 11 a través de una espátula 2. El flujo total descargado sobre la cinta sinfín de tela metálica de formación 11 se controla por el reborde de la espátula 2 de la caja de alimentación 1, al cambiar las revoluciones de la bomba centrífuga 24 y al ajustar las válvulas 23 y 22; cuando es necesario más flujo, la bomba centrífuga 24 incrementa las revoluciones y la válvula 23 incrementa la abertura; la válvula 22 se ajusta para sincronizar de manera precisa el flujo requerido. En algunas instalaciones la bomba centrífuga 24 tiene un motor de velocidad constate a fin de incrementar o disminuir el flujo descargado de la bomba; en este caso es necesario ajustar las válvulas 23 y 22.

La hoja húmeda 10 se forma realmente sobre la mesa plana Fourdrinier que consiste esencialmente de la banda sinfín de malla de formación 11 que se soporta en las zonas 4, 5 y 6 mediante la formación, y los dispositivos de drenado que componen el extremo húmedo de la máquina para fabricación de papel.

Cerca de la caja de alimentación 1, la malla de formación se soporta por el cilindro anterior 3, que se sigue por los dispositivos de formación, y drenado en las zonas 4 y 5. La malla de formación sinfín se mueve sobre las diversas cámaras de succión en la zona 6 antes de regresar sobre un cilindro aspirante 7 y rodillo de accionamiento 9.

El agua es cuantitativamente la materia prima más importante de la fabricación de papel. Antes que se descargue la pasta papelera en la malla de formación 11 de la mesa formadora, ésta se encuentra muy diluida: su contenido de fibra es probablemente tan bajo como de 0.1%. A partir de este punto, el retiro del agua se vuelve una de las funciones más decisivas de la máquina. La pasta papelera que sale del la caja de alimentación 1 contiene otros sólidos además de las fibras, debido a lo cual tiene aproximadamente 0.5 por ciento de consistencia; y la malla de fibra 10 que sale del cilindro aspirante 7 tiene entre 23 y 25 por ciento de consistencia .

Sin embargo, a fin de reducir la viscosidad del agua y drenar adecuadamente el agua, es necesario calentar la mezcla de fibra en el rango de 135 hasta 140 grados Fahrenheit. Durante este proceso, es normal tener pérdidas de calor en el rango de 5 hasta 10 grados Fahrenheit.

Refiriéndose ahora a la Figura 9, el flujo de fibra 1A que tiene una consistencia entre 0.1% y 1% se descarga de la caja de alimentación 1 a través del reborde de espátula 2 de la caja de alimentación sobre la malla de formación 11 en movimiento. La relación de velocidades descargada (velocidad de flujo dividida entre la velocidad de malla) entre el flujo de fibra 1A y la malla de formación 11 se encuentra normalmente en el rango de 0.6 hasta 1.3. Sin embargo, estas máquinas pueden operar a velocidades mayores de 3,000 pies por minuto.

La mesa formadora de la máquina de fabricación de papel, que se representa en la Figura 10 en detalle, se compone de tres secciones principales, como sigue: A. La zona 4 de drenado por gravedad y dinámico, en donde ocurre la formación de la hoja. Al inicio de la zona de formación 4 la consistencia de la fibra se encuentra en el rango de 0.1 y 1.0% y en este punto las fibras tienen un mayor grado de libertad y aquí es en donde puede mejorarse la formación al mejorar los tres procesos hidrodinámicos necesarios para formar una hoja de papel. Al salir de la zona 4 de drenado por gravedad y dinámico, la consistencia se encuentra en el rango de 1.5 a 2.0% y después de esta zona, la formación puede mejorarse justo al mínimo.

B. La zona 5 de vacio bajo y medio. En esta zona con el uso de las cámaras de vacio bajo, se aplican pequeñas cantidades de vacio, el vacio se encuentra en el rango de 2 hasta 60 pulgadas de agua, y la consistencia a la salida de la zona 5 se encuentra en el rango de 6 hasta 8%.

El agua drenada por las zonas 4 y 5 se recolecta en receptáculos 25 bajo los dispositivos de formación y drenado, y el agua se dirige hacia un tanque de almacenamiento 18 por los canales 26 para reutilizarse en la dilución de la pasta papelera en el sistema de ciclo cerrado de extremo húmedo, como se muestra por ejemplo en la Figura 8.

C. La zona 6 de drenado de alto vacio, aqui es en donde ocurre la consolidación de la hoja, el agua se retira al utilizar cámaras de alto vacio; el vacio aplicado se encuentra en el rango de 2 hasta 16 pulgadas de mercurio. Al final de la sección de la cinta sinfín de tela metálica el cilindro aspirante 7 retira el agua con un vacío mayor (20 hasta 22 pulgadas de mercurio) ayudada por un rodillo de presión 8. El agua 12 drenada en la zona 6 se recolecta en un tanque hermético 13, la bomba 14 envía parte del agua para el control del nivel 15 en el tanque 18, el exceso de agua 16 se envía al sistema de preparación de la pasta papelera junto con el agua de sobreflujo 19 proveniente del tanque de almacenamiento de agua 18.

Después que se consolida la malla de fibra en la zona 6 de drenado a alto vacío y se presiona por el cilindro aspirante 7 y la desfibradora de grumos 8, la hoja 10 sale de la mesa formadora a consistencias entre 23 y 27%.

Como se mencionó antes, el sistema de ciclo corto en el extremo húmedo de la máquina para fabricación de papel es el único sistema que puede disminuir o incrementar la consistencia en la descarga de la caja de alimentación 1.

Como un ejemplo se presentan los equilibrios de masa, uno en la Figura 10 que muestra el equilibrio de masa a 0.8% de consistencia fuera de la caja de alimentación y otro en la Figura 11 que muestra el equilibrio de masa a 0.5% de consistencia fuera de la caja de alimentación.

Es importante notar que en ambos equilibrios de masa los siguientes parámetros de operación son exactamente los mismos: Recirculación en la caja de alimentación 5.0% Rechazos por peso del 1er Sistema de limpieza 2.0% Factor de espesamiento de leros rechazos 1.4 Rechazos por peso del 2o Sistema de limpieza 10.0% Factor de espesamiento de los 2dos rechazos 4 Velocidad de la máquina 2000 Pies por minuto Ancho de la caja de alimentación 200 Pulgadas Peso básico del papel 26 lbs/1000 pies cuadrados Producción del papel a 10 fuera de la mesa formadora 624.0 Toneladas cortas por día Como resultado, la producción 10 fuera de la mesa formadora es exactamente la misma en ambos equilibrios como sigue : Toneladas cortas por día de sólidos por hoja 624 Consistencia de la hoja % 23 Galones por Minuto 453 La formación de la hoja es mejor cuando la consistencia fuera de la caja de alimentación se encuentra a 0.5% que a 0.8% y el desempeño del equipo es completamente diferente en ambos casos. La diferencia principal en estos dos equilibrios se encuentra dentro del sistema de ciclo corto como sigue: STPD Toneladas cortas por día GPM Galones por minuto % Consistencia Al disminuir la consistencia de 0.8% a 0.5%, el flujo hidráulico se ha incrementado por 15,913 GPM como promedio, y los sólidos se incrementaron por 183 STPD como promedio. A fin de mover el flujo adicional es necesario incrementar la potencia de los motores de la bomba centrifuga 24 y las cribas 27 y 32, y en muchos casos es necesario cambiar el equipo.

Debido al flujo excesivo cuando se trabaja a baja consistencia de 0.5% se necesitan más químicos; el drenado en las zonas 4 y 5 se vuelve más difícil. Se deteriora el desempeño de la caja de alimentación si existe demasiada turbulencia debido a un flujo excesivo; se crean corrientes transversales que conducen a un suministro de pasta papelera irregular hacia la zona de formación de la hoja. Una caja de alimentación que no funciona adecuadamente puede provocar muchos defectos en la hoja terminada. Lo peor de esto es la deficiente formación que resulta cuando las fibras no se dispersan de manera igual o uniforme.

Al funcionar a una consistencia del 0.8% en lugar de 0.5% existe una considerable reducción en el flujo hacia la caja de alimentación; aproximadamente por 15,913 GPM. Como resultado existe menos vapor necesario para conservar la mezcla a su temperatura de operación, lo cual significa una reducción de 807,946 Btu/min para una caída en la temperatura de 5 grados. Debe notarse que con respecto a las compañías que utilizan fueloil para propósitos de calentamiento, esto puede significar una reducción de la emisión de 4640 toneladas de dióxido de carbono por año a la atmósfera, y con respecto a las compañías que utilizan gas para propósitos de calentamiento, la reducción de dióxido de carbono a la atmósfera es de aproximadamente 416 toneladas por año.

Además de lo anterior, el exceso de agua 19 enviada de nuevo hacia el tratamiento de agua tiene menos sólidos (1.8 toneladas menos por día) como puede apreciarse a partir de las Figuras 10 y 11.

Un aspecto de la presente invención puede observarse por ejemplo en las Figuras 12-19. En la Figura 13, la cuchilla 36 tiene una cuchilla de soporte 37A que tiene dos funciones importantes, una es mantener la tela de formación separada de la cuchilla 36 en combinación con la cuchilla de soporte 37, la otra función más importante es dejar que el agua ID previamente drenada pase por debajo de la cuchilla de soporte 37A. El lado de salida de la cuchilla 36 tiene una superficie inclinada 36A que desvía de la tela de formación 11 en un ángulo entre 0.1 y 10.0 grados el agua drenada proveniente de la mezcla de fibra 1A, que pasará bajo la cuchilla de soporte 37, fusionándose el agua drenada 57 con el agua de recirculación 62 para formar un flujo 58 incrementado continuo, gran parte' de este flujo se reintroducirá en la mezcla de fibra 1A que se volverá el flujo IB de la mezcla de fibra que tendrá menor consistencia que el flujo 1A. La reducción en la consistencia se controla al abrir o cerrar la compuerta 38 que se mantiene en su lugar mediante la placa inferior 63 y el soporte 64. La compuerta 38 permite incrementar o disminuir el flujo descargado 42. Al cerrar o abrir la compuerta 38, el flujo 62 cambia al nivel deseado, como consecuencia puede controlarse la consistencia en IB para producir una malla de fibra uniforme en la dirección transversal de la máquina y también en la dirección de la máquina. La cuchilla de soporte 37 y la cuchilla posterior 39 conservan la tela de formación 11 separada de la placa central 35. El espacio entre la tela de formación 11 y la placa central siempre se llena con agua drenada proveniente de la mezcla de fibra 1A, y debido al flujo continuo de agua, es mínima la fricción entre la placa central 35 y la tela de formación 11. En el extremo de la placa central 35 se ubica la zona de drenado 56, en este punto la superficie de la placa central 35 se inclina lejos de la tela de formación 11, y la superficie 71 con la inclinación puede tener cualquier grado de separación desde 0.1 hasta 10, aunque se prefiere que no se exceda de 7 grados. Esta clase de geometría recircula el agua 34 desde la mezcla IB como se muestra en la Figura 13 por las líneas de flujo 59, 60 y 61 a fin de reintroducirse por la corriente 58. La placa central 35 y la placa inferior 63 forman un canal 73 en donde ambas piezas se separan por los espaciadores 66 que permiten que el agua drenada 34 recogida por la cuchilla posterior 39 se mueva hacia el canal 74, en este punto el flujo de recirculación 62 se funde con el flujo drenado 57 para formar el flujo de corriente 58 que se reintroducirá a la mezcla de fibra 1A a fin de disminuir la consistencia en IB a cualquier nivel deseado. Se debe a la formación del canal 73 que se presente la fusión de dos flujos a diferentes velocidades y se produzca el efecto de alto cizallamiento en la sección 54. Sin embargo, es importante notar que la compuerta 38 controla la cantidad del flujo de depuración 42. Debido al flujo inherente y al efecto de alto cizallamiento creados utilizando el diseño del sistema de acuerdo con la presente invención, no es necesario incrementar la potencia de los motores de la bomba centrifuga 24 o las cribas 27 y 32. El diseño actual, por ejemplo la separación de la placa central 35 y la placa inferior 63 forman el canal 73 que permite la recirculación del agua drenada actual, dando como resultado menor consumo de energía en comparación con un sistema tradicional.

Después de la zona de drenado 56, la consistencia de la mezcla de fibra 1C es la misma que la 1A o mayor, dependiendo de la cantidad de agua 42 drenada por la compuerta 38. La placa central 35 sostiene la cuchilla de soporte 37, la placa central 35 se encuentra en una posición fija a fin de mantener las distancias especificas desde la placa central hasta la tela de formación 11, hasta la cuchilla de entrada 36, hasta la cuchilla posterior 39 y hasta la placa inferior 63, esas distancias se diseñan de acuerdo a las necesidades del proceso para la máquina para fabricación de papel especifica, fijándose la placa central 35 por una, dos o tantas barras T 68 como se necesiten de acuerdo con la longitud de la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad y drenado. Las barras T se fijan en su posición mediante pernos 65 y espaciadores 66. La superficie 71 de la placa central 35 en la sección de drenado se desvia de la tela de formación 11, y la inclinación puede tener cualquier separación desde 0.1 hasta 10 grados, y se prefiere que no exceda de 7 grados.

La longitud de la placa central 35 en las Figuras 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 y la placa central 53 en la Figura 20 se diseña de acuerdo con las necesidades del proceso para la máquina para fabricación de papel especifica. La longitud de la placa central también dependerá de la velocidad de la máquina, peso básico y la cantidad de reducción de consistencia necesaria.

La Figura 21 muestra la ubicación de la nueva invención 75 en el drenado por gravedad y dinámico en la zona 4 de formación de la hoja; la Figura 22 muestra la ubicación detallada de la nueva invención 75 en el drenado por gravedad y dinámico en la zona 4 de formación de la hoja.

La Figura 23 muestra la ubicación de la nueva invención 76 en el drenado por gravedad y dinámico en la zona 4 de formación de la hoja; la Figura 24 muestra la ubicación detallada de la nueva invención 76 en el drenado por gravedad y dinámico en la zona 4 de formación de la hoja.

La nueva invención instalada en el drenado por gravedad y dinámico en la zona 4 de formación de la hoja elimina la necesidad de disminuir la consistencia de la mezcla de fibra en la caja de alimentación, y como resultado dará el mismo beneficio que operando con el sistema tradicional (disminuir la consistencia en todo el sistema) .

Como un ejemplo de los beneficios obtenidos con la nueva invención en las propiedades físicas y productividad de la formación de la hoja cuando la máquina para fabricación de papel funciona con baja consistencia, se encuentran en el equilibrio de masa de la Figura 12. Dichos beneficios pueden obtenerse al operar con la nueva invención instalada según las Figuras 21, 22, 23 y 24, en lugar del sistema tradicional .

Un equilibrio de masa con la nueva invención se presenta en la Figura 12; los beneficios de operación con la nueva invención son como sigue: I. Menor consumo de energía cuando se opera con la nueva invención que funcionando con el sistema tradicional.

II. No existe la necesidad de cambiar el equipo actual por uno grande tal como la maquinaria y o la tubería.

III. Menores emisiones hacia la atmósfera debido a menos vapor o combustible necesarios para calentar la mezcla de fibra .

IV. Más respetuoso con el ambiente debido a que se envían menos sólidos a la unidad de tratamiento de agua.

V. Pocos sólidos en el sistema de agua.

VI. Menos uso de químicos.

VII. Mejor calidad de papel cuando se opera con la nueva invención que funcionando con el sistema tradicional debido a que la nueva invención además de reducir la consistencia, también produce al mismo tiempo los tres procesos hidrodinámicos necesarios para la fabricación de papel.

VIII. Las velocidades de operación del diseño dentro de la maquinaria tal como la caja de alimentación 1, cribas 27 y 32 se encuentran siempre dentro de los límites de diseño cuando la operación se hace con la nueva invención, debido a que los flujos del diseño no se exceden.

IX. La pérdida de fibra es menor con la nueva invención.

X. Recircula correctamente la misma agua de drenado después de dejar la tela de formación sin dejar aún la mesa formadora .

XI. No existe contaminación de la fibra de otras fuentes; este beneficio hace al proceso más estable.

XII. No existe cambio de temperatura en la sección de formación .

XIII. No existe aire atrapado en el sistema.

XIV. No existe cambio en la retención.

XV. Es fácil un cambio de grado del papel debido a que el volumen dentro de la nueva invención es una pequeña cantidad.

XVI. Existe una continua recirculación del flujo tipo pistón .

XVII. Diseño radial de la superficie 69 igualando el flujo 58 que reduce la variabilidad de la malla de fibra en la dirección transversal a la máquina como se muestra en la Figura 30.

XVIII. No existe el proceso de filtración en la primera parte de la cuchilla.

XIX. La energía para accionar la cinta sinfín de tela metálica se reduce debido a que es mínima la fricción entre la cinta sinfín de tela metálica y la cuchilla, y se reduce el flujo total en la parte superior de la mesa formadora.

XX. No existe acumulación de suciedad en la cuchilla debido a que existe un flujo continuo del agua.

XXI. Las fibras en la cinta sinfín de tela metálica se redistribuyen y activan con la misma agua.

XXII. Se incrementa la retención de la fibra.

XXIII. Se mejora la formación.

XXIV. Se controla la cuadratura de la hoja según sea necesario .

XXV. También se controla el drenado.

XXVI. Las fibras se distribuyen uniformemente a través del grosor de la hoja.

XXVII. Se mejoran o controlan las propiedades físicas del papel según sea necesario.

La Figura 25 presenta la nueva invención con la sección de auto dilución, multi-cizallamiento, microactividad y drenado, teniendo un espacio constante Di entre la tela de formación 11 y la placa central 48.

La Figura 26 representa la nueva invención con la sección de auto dilución, multi-cizallamiento, microactividad y drenado, teniendo un espacio D2, D3 y D4 que se incrementa entre la tela de formación 11 y la placa central 49.

La Figura 27 presenta la nueva invención con la sección de auto dilución, multi-cizallamiento, microactividad y drenado, teniendo una superficie del plano de desplazamiento 72 entre la tela de formación 11 y la placa central 50.

La Figura 28 presenta la nueva invención con la sección de auto dilución, multi-cizallamiento, microactividad y drenado, con la descripción detallada de las superficies del plano de desplazamiento entre la tela de formación 11 y la placa central 50, estando la superficie 2A desplazada de la superficie 2B por un escalón 72, y la acción hidrodinámica observada aqui, se describe en APARATO DE FORMACIÓN DE LA MALLA DE FIBRA Y MÉTODO PARA CONSERVAR LOS PROCESOS HIDRODINÁMICOS NECESARIOS PARA FORMAR UNA HOJA DE PAPEL (FIBER MAT FORMING APPARATUS AND METHOD OF PRESERVING THE HYDRODINAMIC PROCESSES NEEDED TO FORM A PAPER SHEET) de Cabrera, Publicación de la Solicitud de Patente No. : US 2009/0301677 Al.

La Figura 29 presenta la nueva invención con la sección de auto dilución, multi-cizallamiento, microactividad y drenado, teniendo un punto de giro en el área de drenado de la placa central 52 a fin de controlar la actividad y cantidad de agua a drenarse. El punto de giro permite a la sección 52A ajustarse según lo necesite el proceso.

La Figura 30 presenta la nueva invención con la sección de auto dilución, multi-cizallamiento, microactividad y drenado con la explicación detallada de las siguientes secciones como sigue: A. Sección de Auto Dilución y Cizallamiento 54: Esta sección inicia en el borde delantero del soporte 37 y termina en el extremo de la sección radial 69. La longitud de esta sección depende de la velocidad de la máquina, y la cantidad de agua 58 a introducirse a la mezcla de fibra 1A. El flujo de la corriente 58 se compone por los flujos de corrientes 57 y 62, y el flujo de corriente 62 sigue la trayectoria del canal 74 que permite tener un flujo continuo y uniforme que posteriormente se fusionará con el flujo 57 y se suministrará en la tela de formación 11 para volverse el flujo IB. La cantidad del flujo de corriente 62 se controla por la cantidad de agua 42 depurada a través de la compuerta 38.

El efecto de alto cizallamiento se desarrolla en esta sección al controlar las velocidades diferenciales entre los flujos 1A y el flujo 58, después estos flujos se fusionan, tiene lugar la alta dilución en el flujo 1A y se inicia la microactividad. El diseño radial de la superficie 69 nivela el flujo 58, reduciendo la variabilidad de la malla de fibra en la dirección transversal a la máquina.

La longitud de la sección de auto dilución y cizallamiento depende de la velocidad de la máquina, el peso básico y la disminución de la consistencia.

B. Microactividad a Baja Consistencia 55: La superficie 70 de la placa central 35 puede tener diferente configuración como se describió primero en este documento, y también en APARATO DE FORMACIÓN DE MALLA DE FIBRA Y MÉTODO PARA CONSERVAR LOS PROCESOS HIDRODINÁMICOS NECESARIOS PARA FORMAR UNA HOJA DE PAPEL (FIBER MAT FORMING APPARATUS AND METHOD OF PRESERVING THE HYDRODINAMIC PROCESSES NEEDED TO FORM A PAPER SHEET) de Cabrera, Publicación de la Solicitud de Patente No.: US 2009/0301677 Al. Existe un espacio entre la superficie 70 de la placa central 35 y la cinta sinfín de tela metálica 11, esta característica permite tener agua entre ellas provocando el efecto de microactividad y cizallamiento, en esta sección es en donde se obtiene la consistencia más baja.

La longitud de la sección la microactividad a baja consistencia dependerá de la velocidad de la máquina, peso básico y tipo de fibra.

C. Drenado 56: El flujo de corriente 59 en las Figuras 30 y 31 se presenta en la última sección de la placa central 35. La superficie 71 de la placa central 35 en la sección de drenado se desvía de la tela de formación 11. La inclinación puede tener cualquiera desde 0.1 hasta 10 grados de separación, preferentemente que no exceda los 7 grados. La longitud de la sección de drenado dependerá de la cantidad del flujo a drenarse. El flujo 59 continúa hacia el flujo 60 a través del canal 77 que se ubica entre la última parte de la placa central y la cuchilla posterior 39. El canal 77 se diseña a fin de evitar que la fibra se agrupe y tener pérdidas mínimas por fricción, el flujo de corriente continúa a través del canal 73.

En caso en que la cinta sinfín de tela metálica se desvíe y haga contacto con la placa central, se agrega la segunda cuchilla de soporte 37B, como se muestra en la Figura 31. Al extremo de la superficie 70 de la placa central 35, una superficie radial 71A sigue a continuación a fin de mantener el flujo de corriente 59 en contacto continuo con la placa central 35 (evitando la separación del flujo) .

La Figura 32 presenta la explicación detallada de los elementos hidráulicos en la sección de auto dilución y cizallamiento de la nueva invención. La cuchilla se soporte 37 evita gue la cinta sinfín de tela metálica se desvíe y entre en contacto con la placa central 35, el flujo de corriente drenado de la mezcla de fibra IB pasa por debajo de la cuchilla de soporte y después se reintroduce a la mezcla de fibra en donde tuvo lugar el efecto de cizallamiento.

La Figura 33 presenta la explicación detallada de la geometría que sostiene la placa central 35. Los pernos 65 y espaciadores 66 pueden utilizarse por ejemplo, entre la placa inferior 63 y la placa central 35 para ayudar a formar el canal 73.

En una modalidad alternativa como se muestra por ejemplo en la Figura 34, pueden utilizarse las barras T 68 y espaciadores 66 entre la placa inferior 63 y la placa central 35 para sostener la placa central 35 y formar el canal 73.

La Figura 35 presenta la explicación detallada de la geometría de la barra T 68. La distancia 68B entre los orificios de derivación 68A varía entre 4 y 10 pulgadas, y se diseña específicamente para cada máquina para fabricación de papel. La distancia Ll y L2 son iguales, esta sección es la porción que se conecta directamente con los espaciadores 66 o la estructura principal de la cámara. La distancia L3 y L4 son diferentes entre sí, en este caso L3 es más grande que L4 pero puede ser de otra forma alrededor sin perder el principio. La parte superior de la barra T 68C es la parte que se conecta directamente con la placa central 35 en este caso, o puede ser con cualquier cuchilla, debido a la diferencia en la distancia L3 y L4 la placa central 35 y o cualquier cuchilla se deslizará en solo una dirección.

Las Figuras 36, 37, 38 y 39 presentan la explicación detallada del desempeño hidráulico de la nueva invención. Figura 36, el efecto creado por la cuchilla 36 y la cuchilla de soporte 37A se explicó en APARATO DE FORMACIÓN DE MALLA DE FIBRA Y MÉTODO PARA CONSERVAR LOS PROCESOS HIDRODINÁMICOS NECESARIOS PARA FORMAR UNA HOJA DE PAPEL (FIBER MAT FORMING APPARATUS AND METHOD OF PRESERVING THE HYDRODINAMIC PROCESSES NEEDED TO FORM A PAPER SHEET) de Cabrera, Publicación de la Solicitud de Patente No.: US 2009/0301677 Al, los contenidos completos de la cual se incorporan en la presente mediante la referencia. El flujo de corriente 57 que se fusiona con el flujo de corriente 62 que fluye por debajo de la cuchilla de soporte 37 a fin de reintroducirse 58 a la mezcla de fibra 1A, se produce en la sección 54 de efecto de alto cizallamiento, causada por la fusión de los dos flujos a diferentes velocidades, esto es importante para notar que la compuerta 38 controla la cantidad del flujo de depuración 42.

Las Figuras 38 y 39 presentan la explicación detallada del proceso de drenado, en donde la superficie 71 se inclina lejos de la tela de formación 11, la inclinación puede tener cualquiera desde 0.1 hasta 10 grados de separación, pero preferentemente que no exceda de 7 grados. Esta clase de geometría produce vacío debido a la pérdida de energía potencial y el agua drenada sigue la trayectoria de las líneas de corriente 60 y 61. En el caso de que la distancia desde la cuchilla de soporte 37 y la cuchilla posterior 39 sea grande y la tela de formación 11 toque la placa central 35, puede instalarse una cuchilla de soporte 37B adicional, se instala la superficie radial 71A a fin de evitar la separación del flujo 59 de la placa central 35, el flujo continúa a través de los canales 77 y por último en el canal 73.

Aunque la invención se ha descrito junto con lo que se considera es la modalidad más práctica y preferida, debe entenderse que esta invención no se limita a las modalidades descritas, sino por el contrario, se propone cubrir las diversas modificaciones y arreglos equivalentes incluidos dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para disminuir la consistencia o grado de densidad de la fibra contenida en una suspensión liquida en una mesa formadora de una máquina para la fabricación de papel, comprendiendo el aparato: una tela de formación sobre la cual se transporta una mezcla de fibra; teniendo la tela de formación una superficie exterior y una superficie interior; una cuchilla principal que tiene una superficie de soporte de borde delantero que se encuentra en contacto deslizante con la superficie interior de la tela de formación; y una placa central que comprende al menos una porción de la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad o drenado de la mesa formadora, en donde la placa central se separa de la placa inferior por una distancia predeterminada para formar un canal para recirculación de al menos una porción del liquido.

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la superficie superior de la placa central comprende una o más etapas configuradas para crear una turbulencia controlada o zona de micro-actividad.

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una o más cuchillas de soporte, en donde una de las cuchillas de soporte separa la tela de la cuchilla principal o la placa central y forma un canal que dirige el liquido drenado desde la pasta papelera hacia una zona controlada .

4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el borde posterior de la placa central se inclina lejos de la tela en un ángulo en el rango de aproximadamente 0.1 hasta 10 grados.

5. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa central comprende una o más secciones de convergencia o divergencia sobre la superficie superior de la misma .

6. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa central comprende uno o más puntos de giro alrededor de los cuales puede girarse una porción de la placa central .

7. El aparato de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el al menos un punto de giro se coloca de tal manera que puede cambiarse un ángulo de la sección de drenado en el punto de giro.

8. El aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la cuchilla de soporte se ajusta en su lugar mediante espaciadores y pernos.

9. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una distancia entre la superficie interior de la tela de formación y la superficie superior de la placa central es uniforme o no uniforme.

10. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa central se separa de la placa inferior por una distancia predeterminada utilizando espaciadores y pernos o espaciadores y barras T.

11. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el aparato se configura para permitir que el liquido drenado se re-utilice en al menos una parte del proceso de formación a fin de producir el efecto hidrodinámico deseado.

12. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además al menos una cuchilla u hoja delgada metálica configurada para crear una presión hidrodinámica que deshidrata la mezcla de fibra, creándose la presión hidrodinámica mediante un vacio.

13. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en donde las etapas se dimensionan de acuerdo al grosor de la mezcla de fibra y la velocidad del sistema.

14. Un sistema para disminuir la consistencia o grado de densidad de la fibra contenida en una suspensión liquida en una mesa formadora de una máquina para la fabricación de papel, comprendiendo el sistema un aparato que comprende : una tela de formación sobre la cual se transporta una mezcla de fibra; teniendo la tela de formación una superficie exterior y una superficie interior; una cuchilla principal que tiene una superficie de soporte de borde delantero que se encuentra en contacto deslizante con la superficie interior de la tela de formación; y una placa central que comprende al menos una porción de la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad o drenado de la mesa formadora, en donde la placa central se separa de la placa inferior por una distancia predeterminada para formar un canal para recirculación de al menos una porción del liquido.

15. Un método para disminuir la consistencia o grado de densidad de la suspensión de la fibra en una mesa formadora de una máquina para la fabricación de papel, comprendiendo el método: proporcionar una tela de formación sobre la cual se transporta una mezcla de fibra; teniendo la tela de formación una superficie exterior y una superficie interior; proporcionar una cuchilla principal que tiene una superficie de soporte de borde delantero que se encuentra en contacto deslizante con la superficie interior de la tela de formación; y proporcionar una placa central que comprende al menos una porción de la sección de auto dilución, cizallamiento, microactividad o drenado de la mesa formadora, en donde la placa central se separa de la placa inferior de la mesa formadora por una distancia predeterminada para formar un canal para recirculación de al menos una porción de un liquido.

16. El método de la reivindicación 15, en donde el método comprende además girar al menos una porción de la placa central alrededor de al menos un punto de giro.

17. El método de la reivindicación 16, en donde el método comprende además : cambiar un ángulo de la sección de drenado en uno o más de los puntos de giro.

18. El método de la reivindicación 15, en donde el método comprende además: reutilizar el liquido drenado en al menos una parte del proceso de formación a fin de producir el efecto hidrodinámico deseado.

19. El método de la reivindicación 15, en donde el método comprende además: configurar al menos una cuchilla u hoja delgada metálica para crear una presión hidrodinámica que deshidrate la mezcla de fibra, creándose la presión hidrodinámica por un vacio .